Motor TDI de 2,8 ltr. con sistema de inyección Common Rail

Transcripción

1 Service. Programa autodidáctico 266 Motor TDI de 2,8 ltr. con sistema de inyección Common Rail Diseño y funcionamiento

2 Sistema de inyección Common Rail Las exigencias actuales y futuras que se plantean a los sistemas de tracción de vanguardia vienen determinadas sobre todo por factores de conciencia ecológica y economía. En virtud del crecimiento constante que se manifiesta en el segmento de los vehículos con motor diesel, estos planteamientos vienen obteniendo también allí una importancia creciente. Los sistemas de inyección con regulación mecánica que se han implantado hasta ahora sólo permiten cumplir con ciertas restricciones las exigencias planteadas en cuanto a un consumo reducido, una menor cantidad de contaminantes en los gases de escape y una marcha suave del motor. Para estos efectos se necesitan unas presiones de inyección muy intensas, operaciones exactas de inyección y la dosificación muy exacta de las cantidades inyectadas. El sistema de inyección por conducto común Common Rail cumple con estas exigencias, siendo el sistema que se ha implantado en el motor TDI de 2,8 ltr. para el modelo VW LT2. En este programa autodidáctico hallará una descripción del sistema y las modificaciones que han sido necesarias para ello en el motor básico. 266_059 NUEVO Atención Nota 2 El programa autodidáctico presenta el diseño y funcionamiento de nuevos desarrollos. Los contenidos no se someten a actualizaciones. Las instrucciones de actualidad para la comprobación, el ajuste y la reparación se consultarán en la documentación del Servicio Postventa prevista para esos efectos.

3 Referencia rápida Introducción Mecánica del motor Sistema de inyección Common Rail Gestión del motor Funciones suplementarias Pruebe sus conocimientos

4 Introducción El motor turbodiesel de 2,8 ltr. con bomba de inyección distribuidora rotativa (letras distintivas del motor AGK/ATA) ha sido equipado ahora con un moderno sistema de inyección por conducto común Common Rail. Esto ha planteado la necesidad de efectuar ciertas modificaciones y adaptaciones en el motor. Este motor se identifica con las letras distintivas AUH. 266_033 Las personas que tienen implantado un marcapasos no se deben inclinar sobre el vano motor al estar el motor en funcionamiento, porque los inyectores son excitados con una frecuencia de 100 Hz. 4

5 Datos técnicos Letras distintivas del motor AUH Arquitectura Motor diesel de cuatro cilindros en línea con turbosobrealimentación Cilindrada cc Potencia máxima 116 kw (158 CV) a rpm 500 Diagrama de potencia y par 125 Diámetro de cilindros 93 mm Carrera 103 mm Relación de compresión 18,5 : 1 Par máximo 331 Nm a rpm Gestión del motor Inyección directa mediante sistema Common Rail con bomba Bosch de alta presión CP 3.3 Par [Nm] Potencia [kw] Sistema de aire de sobrealimentación Turbocompresor variable con intercooler Combustible Gasoil de 49 CZ como mínimo o RME (éster metílico del aceite de colza = gasoil ecológico) Régimen [rpm] 266_003 Norma de emisiones de escape EU 3 5

6 Mecánica del motor Modificaciones en comparación con el motor TDI de 2,8 ltr. (AGK/ATA) El equipamiento del motor con un sistema de inyección Common Rail ha implicado modificaciones y adaptaciones en el motor precedente. Panorámica general de las modificaciones más esenciales: Administración del combustible a través del conducto común rail Turbocompresor variable Impulsión de correa optimizada 6

7 Brida intermedia entre colector de admisión y culata Mando de distribución adaptado con ruedas dentadas modificadas Bomba de alta presión para el sistema de inyección Common Rail 266_087 Bomba hidráulica y de vacío en forma de unidad compartida 7

8 Mecánica del motor Mando de engranajes El árbol de levas se acciona a través de ruedas dentadas intermediarias a partir del cigüeñal. La bomba de líquido refrigerante, la bomba de alta presión para el sistema Common Rail y la bomba en tándem (bomba hidráulica y bomba de vacío) se impulsan asimismo a través de ruedas dentadas intermediarias. Todas estas ruedas tienen un dentado helicoidal con una inclinación a 3 o. En comparación con el motor precedente (dentado a 15 o ) esto supone una clara reducción de las fuerzas axiales que intervienen. Rueda dentada del árbol de levas Palanca del cojinete de ajuste Rueda dentada intermediaria (para el accionamiento del árbol de levas) Rueda intermediaria del árbol de levas Bomba de alta presión para sistema de inyección Common Rail Bomba de líquido refrigerante Bomba en tándem (bombas hidráulica y de vacío) Rueda dentada intermediaria hacia el cigüeñal Caja de ruedas de la distribución Rueda dentada intermediaria Rueda del cigüeñal 266_034 El cilindro 1 se encuentra por el lado de salida de fuerza, por ser también el lado de distribución de este motor. 8

9 Ajuste del juego de circunferencia primitiva El juego de circunferencia primitiva de la rueda intermediaria para el árbol de levas es ajustable. En todas las demás ruedas dentadas sólo se puede comprobar el juego de circunferencia primitiva. Palanca del cojinete de ajuste Rueda dentada del árbol de levas Rueda dentada intermediaria del árbol de levas Tornillo del cojinete de ajuste Rueda dentada intermediaria (para el mando del árbol de levas) 266_068 Si se tiene que comprobar el juego de la circunferencia primitiva, hay que comprobar primero el juego entre los flancos de los dientes de la rueda intermediaria (para el mando del árbol de levas) con respecto a la rueda intermediaria del árbol de levas. Después hay que comprobar el juego de circunferencia primitiva entre la rueda intermediaria del árbol de levas y la rueda dentada del árbol de levas. Para el ajuste hay que aflojar primero el tornillo del cojinete de ajuste (sin desenroscarlo). Luego es posible ajustar el juego de circunferencia primitiva desplazando lateralmente la palanca del cojinete de ajuste (flecha). Después del ajuste hay que apretar nuevamente el tornillo del cojinete de ajuste. La secuencia exacta de las operaciones, así como los datos para la comprobación y el ajuste del juego de la circunferencia primitiva se especifican en el Manual de Reparaciones. 9

10 Mecánica del motor Bomba en tándem Debido a una creciente cantidad de grupos auxiliares que se implantan en un motor vienen siendo cada vez más extensos los conjuntos de impulsión por correa y de la distribución. En el motor de 2,8 ltr. con sistema de inyección Common Rail se han integrado por ello las bombas de vacío e hidráulica de la servodirección en un solo componente. Bomba de vacío Bomba hidráulica para servodirección 266_041 La bomba de vacío y la bomba hidráulica (para servodirección) van alojadas en una carcasa compartida. Esta unidad que se atornilla a la brida intermedia del mando de engranajes de la distribución recibe el nombre de bomba en tándem. Ambas bombas se accionan por medio de un eje en común, que se impulsa con el conjunto de ruedas dentadas del motor. 10

11 Bomba hidráulica para servodirección En la parte anterior de la bomba en tándem (directamente a continuación de la rueda de impulsión) va situada la bomba hidráulica destinada a alimentar aceite a presión para la servodirección. Bomba hidráulica para servodirección Estructura La bomba consta de un émbolo rotativo con diez correderas. El émbolo rotativo va situado sobre el eje de impulsión de la bomba. Gira solidariamente con las correderas en una cámara de presión. En la parte anterior de la carcasa de bomba se encuentran los taladros de entrada y salida, comunicados a través de conductos con los empalmes correspondientes. 266_043 Émbolo rotativo Cojinete Piñón de impulsión Funcionamiento El aceite ingresa en la cámara interior de la bomba a través de un taladro de afluencia y es conducido a través de conductos hacia el émbolo rotativo. A través de su movimiento, las correderas constituyen cámaras estancas a efectos de presión hacia fuera. El tamaño de estas cámaras varía en el curso de una vuelta. Al aumentar el volumen de una cámara se produce una depresión en su interior, provocando la aspiración del aceite. Acto seguido se conduce el aceite hasta la parte impelente. Empalme aspirante Émbolo rotativo con correderas Empalme impelente Empalme aspirante 266_044 Ahí se reduce el volumen de la cámara obedeciendo a la geometría de la bomba. Debido a ello se genera presión en el interior de la cámara. El aceite a presión puede salir de la cámara hacia el empalme de presión en cuanto alcanza los taladros de salida. Empalme impelente Taladro de afluencia 266_046 11

12 Mecánica del motor Bomba de vacío Bomba de vacío La parte posterior de la bomba en tándem está constituida por la bomba de vacío. Genera el vacío para el servofreno y para la gestión del motor. Estructura La bomba de vacío consta de un rotor en disposición descentrada y una aleta. La aleta es de material plástico y va alojada en disposición móvil. La lubricación del eje de la bomba se establece a través de un empalme de aceite a presión procedente del circuito de lubricación del motor. Válvula Empalme de vacío 266_042 Empalme de aceite lubricante Funcionamiento Con el movimiento giratorio del rotor y el movimiento de empuje por parte de la aleta se generan dos cámaras de diferente volumen. Al aumentar el tamaño de una cámara también aumenta su volumen y el espacio creado se carga con aire. Al proseguir el giro del rotor, la aleta cierra la cámara y el espacio generado se vuelve a estrechar. Esto provoca la compresión del aire aspirado. Este aire pasa a través de una válvula hacia el cárter del cigüeñal. Al mismo tiempo se produce una nueva cámara en el empalme de vacío. El aceite lubricante superfluo se descarga hacia el cárter del cigüeñal conjuntamente con el aire. Manguito de salida de aire (mezcla de aire/aceite) Empalme de vacío Rotor con aleta Aleta 266_045 Empalme de aceite lubricante Cámaras 1 y 2 Rotor 266_047 12

13 Brida intermedia Para crear el espacio necesario destinado a la unidad acumuladora de alta presión del sistema de inyección Common Rail ha sido necesario incorporar una brida intermedia entre la culata y el colector de admisión. El sellado por el lado del motor se establece con el sellante «Loctite 5182» y hacia el colector de admisión se realiza por medio de una junta de material blando. La brida intermedia y el colector de admisión van unidas a la culata por medio de tornillos compartidos. Colector de admisión Brida intermedia Superficie de estanqueidad hacia la culata (Loctite) Junta de material blando 266_048 Impulsión de correa Otro nuevo desarrollo se implanta en la impulsión de correa del motor. Rodillo intermediario Tensor por fricción y muelle En virtud de la numerosa cantidad de grupos auxiliares corresponde una gran importancia a contar con una impulsión por correa de funcionamiento fiable. Por ese motivo se ha sustituido el tensor hidráulico de la correa por un tensor de fricción y muelle de nuevo diseño. Turbina del ventilador Alternador Con esta medida se ha conseguido una optimización del mando por correa en lo que respecta a su fiabilidad y duración. 266_081 Antivibrador en el cigüeñal 13

14 Mecánica del motor Turbocompresor variable Una novedad más en el motor TDI de 2,8 ltr. con sistema de inyección Common Rail viene a estar dada por el turbocompresor con turbina de geometría variable. La ventaja de un turbocompresor variable consiste sobre todo en que en toda la gama de regímenes permite realizar una presión de sobrealimentación óptima, que se traduce en una mayor calidad de la combustión. Asimismo se reduce la presión de los gases de escape en la gama de regímenes superiores, pudiéndose alcanzar mayores potencias a regímenes bajos. Debido a estas ventajas, el motor consigue unas cifras de emisiones y consumo de combustible más bajas que su modelo predecesor. Las paletas directrices regulables, dispuestas de forma anular en torno a la rueda de la turbina conducen continuamente el caudal pleno de los gases de escape a través de la turbina. Con la posibilidad de regular la posición de las directrices se puede influir en la dirección y velocidad de ataque de los gases sobre la turbina. El reglaje de las directrices se realiza a través de un varillaje de control movido por medio de un depresor. Este depresor es excitado por la electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación N _060 El diseño y funcionamiento se explican en el SSP 190 «Turbocompresor de geometría variable». Anillo de reglaje Directriz Empalme hacia el depresor Varillaje de control Rueda de turbina 266_063 14

15 Sistema de inyección Common Rail Aspectos generales El sistema de inyección Common Rail es un sistema de inyección a alta presión para motores diesel. También se le da el nombre de sistema de inyección con acumulador. El término «Common Rail» significa «conducto común» y simboliza un acumulador de combustible a alta presión, compartido para todos los inyectores. La generación de la presión y la inyección del combustible son módulos separados en el sistema de inyección Common Rail. La bomba de alta presión, situada por separado, genera la alta presión necesaria para la inyección. La alta presión se almacena en un acumulador y se suministra a los inyectores a través de tubos cortos. Ventajas del sistema de inyección Common Rail: Presión de inyección casi libremente programable en la familia de características La posibilidad de inyectar a alta presión al funcionar el motor a regímenes bajos y a carga parcial El comienzo flexible de la inyección con ciclos de preinyección e inyección principal Inyectores Sensor de presión del combustible G247 Válvula limitadora de presión Acumulador de combustible a alta presión (conducto común = rail) Válvula reguladora para la presión del combustible N276 Bomba de alta presión Zona de alta presión Zona de baja presión Bomba de engranajes 266_050 15

16 Sistema de inyección Common Rail Sistema de combustible El sistema de combustible está dividido en dos zonas: la zona de baja presión con la bomba en el depósito de combustible, el depósito de reservas y expansión del combustible, el filtro de combustible y la bomba de engranajes, y... la zona de alta presión con la bomba de alta presión, el acumulador de alta presión (rail), los inyectores y la válvula limitadora de presión. Alimentación Bomba de alta presión Bomba de engranajes Válvula reguladora de la presión del combustible N276 Válvula de retención Depósito de reservas y expansión del combustible Retorno Calefacción - filtro de combustible Zona de alta presión Zona de baja presión Filtro de combustible Depósito de combustible Bomba de combustible 16

17 En la zona de baja presión, el combustible es extraído del depósito a través del depósito de reservas y expansión, por intervención de la bomba de combustible y la bomba de engranajes, para ser impelido a través del filtro de combustible hacia la bomba de alta presión. Allí se genera la alta presión del combustible que se necesita para la inyección y se alimenta hacia el acumulador de alta presión (rail). El combustible pasa del acumulador de alta presión hacia los inyectores, que se encargan de inyectar el combustible hacia las cámaras de combustión. Retorno Sensor de presión del combustible G247 Acumulador de alta presión (rail) Válvula limitadora de presión 266_025 Inyector 4 Inyector 3 Inyector 2 Inyector 1 17

18 Sistema de inyección Common Rail Alimentación de combustible Bomba de combustible G6 Alimentación Retorno La bomba de combustible va situada en el depósito. Trabaja como bomba de preelevación y se encarga de alimentar a la bomba de engranajes que va integrada en la bomba de alta presión, para que en cualquier estado operativo reciba suficiente combustible. Funcionamiento Al conectar el encendido, la unidad de control para sistema de inyección directa diesel se encarga de excitar la bomba a través del relé de bomba de combustible. La bomba funciona durante unos 3 segundos y establece así una presurización previa. En cuanto el motor marcha, la bomba alimenta continuamente combustible hacia la zona de baja presión. Depósito de combustible Eyector 266_102 La bomba aspira combustible del depósito de reservas a través de un filtro. En la tapa de la bomba se divide la cantidad impelida. Depósito de reservas Eyector Una parte del combustible pasa al conducto de afluencia hacia la bomba de engranajes, mientras que la otra se utiliza para accionar el eyector. El eyector aspira combustible del depósito y lo impele hacia el depósito de reservas de la bomba. 18

19 Depósito de reservas y expansión del combustible El combustible impelido por la bomba se conduce al depósito de reservas y expansión de combustible. Desde allí pasa a la bomba de engranajes. El depósito de reservas y expansión se encarga de que la presión del combustible se mantenga casi invariable ante la bomba de engranajes en casi cualquier estado operativo. Empalme en T Depósito de reservas y expansión de combustible 266_090 Funcionamiento El combustible impelido por la bomba se conduce hacia el depósito de reservas y expansión. Desde allí sigue hacia la bomba de engranajes. Para compensar fluctuaciones de la presión se procede a devolver al depósito el combustible superfluo a partir del depósito de reservas y expansión, a través de un empalme en T conectado al retorno de combustible. En el empalme en T, el combustible que vuelve del motor se mezcla con el combustible procedente del retorno del depósito de reservas y expansión. Esta particularidad hace que se refrigere el combustible que refluye al depósito. Retorno Combustible procedente de la bomba hacia la bomba de engranajes 266_099 19

20 Sistema de inyección Common Rail Filtro de combustible con calefacción eléctrica El filtro de combustible está equipado con una calefacción eléctrica. Calefacción eléctrica Esta calefacción se activa a través del relé para calefacción del filtro de combustible. Calienta el combustible en el conducto de alimentación. De esa forma se evita que el filtro de combustible se pueda obstruir por partículas de parafina que se cristalizan a bajas temperaturas exteriores. 266_097 Circuito eléctrico Leyenda: 15 S 15 J686 - Relé para calefacción del filtro de combustible Z57 - Calefacción del filtro de combustible J686 Z _089 20

21 Bomba de engranajes La bomba de engranajes es una bomba de preelevación que trabaja de un modo netamente mecánico. Aumenta la presión del combustible suministrado por la bomba G6, al objeto de asegurar el abasto de la bomba de alta presión en cualquier condición operativa. La bomba de engranajes va situada directamente en conjunto con la bomba de alta presión. Ambas bombas se accionan por medio de un eje compartido. 266_057 Bomba de engranajes Bomba de alta presión Estructura En la carcasa de la bomba de engranajes hay dos ruedas dentadas que giran en sentido respectivamente opuesto. Una de ellas es accionada por el eje de impulsión. Funcionamiento Al girar las ruedas dentadas arrastran combustible entre los huecos del dentado y lo transportan a lo largo de la pared interior de la bomba hacia el lado impelente. Desde allí pasa a la carcasa de la bomba de alta presión. El ataque de los dientes de ambas ruedas impide el retorno del combustible. Lado aspirante Rueda de impulsión Carcasa de bomba 266_007 Lado impelente 21

22 Sistema de inyección Common Rail Zona de alta presión Bomba de alta presión Tiene asignada la función de presurizar el combustible a la intensidad necesaria para la inyección a alta presión. La alta presión se genera por medio de tres émbolos de la bomba, que se encuentran dispuestos en estrella, a un ángulo de 120 o. La bomba de alta presión va atornillada a la brida intermedia del mando de engranajes y se acciona a través de ruedas dentadas intermediarias a partir del cigüeñal. En la bomba de alta presión se encuentra también la bomba de engranajes y la válvula de regulación para la presión del combustible. Bomba de engranajes Bomba de alta presión 266_051 Válvula reguladora para la presión del combustible Émbolo de bomba Empalme de retorno Empalme de alta presión Muelle de compresión Empalme de alimentación Válvula reguladora de la presión del combustible N276 Eje de impulsión Casquillo de deslizamiento 266_008 Carcasa de la bomba Disco de leva 22

23 Funcionamiento El eje de impulsión para la bomba de alta presión posee una leva excéntrica. Es accionada por el eje de impulsión y, a través del disco de leva, se encarga de mover en ascenso y descenso los émbolos de los tres elementos de la bomba. Cámara de compresión Válvula de admisión Alimentación de combustible procedente de la bomba de engranajes Muelle de compresión Émbolo de bomba Carrera aspirante El movimiento descendente del émbolo de la bomba conduce a un aumento de volumen de la cámara de compresión. Debido a ello se reduce la presión del combustible que se encuentra en esa cámara. Debido a la presión ejercida por la bomba de engranajes puede entrar combustible en la cámara de compresión a través de la válvula de admisión. Disco de leva Eje de impulsión Zona de alta presión Leva excéntrica 266_029 Carrera impelente Con el comienzo del movimiento ascendente que describe el émbolo de la bomba aumenta la presión en la cámara de compresión. A raíz de ello se oprime hacia arriba el plato de la válvula de admisión y cierra la cámara de compresión. Con el movimiento ascendente del émbolo se sigue generando presión. En cuanto la presión del combustible en la cámara de compresión es superior a la de la zona de alta presión, la válvula de escape de la bomba abre y deja pasar el combustible hacia la zona de alta presión. Platillo Cámara de compresión Émbolo de bomba Válvula de escape 266_030 23

24 Sistema de inyección Common Rail Recorrido del combustible en la bomba de alta presión El combustible pasa primeramente a través de la zona de alimentación hacia la cámara interior de la bomba. Allí es conducido a través de conductos hacia la bomba de engranajes. Desde el lado impelente de la bomba de engranajes se transporta el combustible hacia la válvula reguladora de la presión del combustible. En el elemento de bomba se genera la presión del combustible para la inyección a alta presión. Por ese motivo abre la válvula de escape del elemento de bomba, permitiendo que el combustible fluya hacia el empalme de alta presión. A partir del empalme de alta presión se conduce el combustible hacia el acumulador de alta presión (rail) a través de un conducto de presión. Según la excitación eléctrica (proporción de período) a que se someta la válvula electromagnética se conduce una parte del combustible hacia los elementos de bomba. La otra parte del combustible pasa de forma controlada hacia la zona de retorno. Empalme de alta presión Retorno Alimentación Rueda de impulsión Bomba de engranajes Válvula reguladora de la presión del combustible Válvula de escape Elemento de bomba 266_069 24

25 Acumulador de alta presión (rail) El acumulador de alta presión es un tubo forjado en acero. Asume la función de acumular a alta presión el combustible que se necesita para la inyección en todos los cilindros. Aparte de ello, su gran volumen compensa las fluctuaciones de presión que surgen a raíz de la alimentación procedente de la bomba de alta presión y de los ciclos de inyección. Estructura Funcionamiento El combustible se encuentra sometido continuamente a alta presión en el acumulador. Al extraerse combustible del acumulador para efectos de inyección, la presión en el acumulador se mantiene casi constante, gracias a su gran volumen acumulable. Asimismo se compensan las fluctuaciones de la presión que surgen a raíz de la alimentación pulsátil hacia el acumulador de alta presión y a raíz del trabajo efectuado por la bomba de alta presión. El acumulador de alta presión aloja el empalme para alimentación de combustible procedente de la bomba de alta presión, los empalmes hacia los inyectores, el retorno al depósito de combustible, la válvula limitadora de presión y el sensor de presión del combustible. Inyector 4 Inyector 3 Inyector 2 Inyector 1 Válvula limitadora de presión Retorno al depósito de combustible Empalme hacia el inyector Sensor de presión del combustible G247 Acumulador de alta presión (rail) Alimentación procedente de la bomba de alta presión 266_036 25

26 Sistema de inyección Common Rail Válvula limitadora de presión La válvula limitadora de presión se encuentra directamente en el acumulador de alta presión. Se encarga de limitar la presión máxima en el acumulador y protegerlo de esta forma contra sobrecarga. Válvula limitadora de presión 266_036a Si la presión interna en el acumulador sobrepasa la intensidad máxima de bares, la válvula limitadora de presión abre y deja pasar el combustible superfluo hacia el conducto de retorno. Por comparar: bares equivalen aproximadamente al peso de un turismo del segmento medio, oprimiendo sobre una superficie de un centímetro cuadrado. 26

27 Estructura La válvula limitadora de presión es un componente que trabaja de un modo netamente mecánico. A través de una pieza roscada se establece el empalme hacia el acumulador de alta presión. En el interior hay una válvula con taladros de paso, la cual es mantenida en su asiento por el efecto de un muelle de compresión. Válvula cerrada Empalme de alta presión Muelle de compresión Válvula 266_026 Funcionamiento La válvula abre si la presión del combustible en el acumulador de alta presión supera los bares. El combustible superfluo puede escapar entonces del acumulador de alta presión y salir a través de los taladros de paso hacia el retorno. La presión en el acumulador disminuye. Válvula abierta Muelle de compresión Tope Retorno Taladros de paso 266_027 27

28 Sistema de inyección Common Rail Inyección El combustible se inyecta en las cámaras de combustión a través de inyectores gestionados electromagnéticamente. Para conseguir una combustión lo más eficaz posible se ha dividido la inyección en un ciclo de preinyección y un ciclo de inyección principal. Preinyección Antes de que el pistón alcance su punto muerto superior se inyecta primeramente una pequeña cantidad de combustible en la cámara de combustión que corresponde. Esto provoca un aumento de temperatura y presión en la cámara. Debido a ello se reduce el período de retraso de la autoignición para el ciclo de inyección principal, atenuándose a su vez el incremento de la presión y los picos de presión que ello supone. A esos efectos se procede a excitar los inyectores una vez para el ciclo de preinyección y una para la inyección principal, corriendo esta función a cargo de la unidad de control para inyección directa diesel. Inyección principal Después de la precombustión se intercala un breve intervalo de reposo de la inyección, tras el cual se inyecta la cantidad principal hacia la cámara de combustión. La intensidad de la presión de inyección se mantiene casi invariable durante todo el ciclo de la inyección. Ventajas de la preinyección: menor sonoridad de la combustión menores emisiones de escape Diferencia en el desarrollo de la presión de una combustión con y sin preinyección Presión de la combustión Carrera de la aguja Desarrollo de la presión con preinyección Desarrollo de la presión sin preinyección Carrera de la aguja con preinyección Preinyección Punto muerto superior del pistón Intervalo de reposo de la inyección Inyección principal 266_017 Tiempo 28

29 Inyectores Los inyectores van montados en la culata. Estructura Tienen la misión de inyectar el combustible a las cámaras de combustión en la cantidad correcta y al momento correcto. Para esos efectos son excitados por la unidad de control para sistema de inyección directa diesel. Retorno de combustible al depósito Terminal eléctrico Posición de reposo El inyector se encuentra cerrado al estar en reposo. La electroválvula no está excitada. El inducido de la válvula electromagnética es oprimido contra su asiento, respondiendo a la fuerza del muelle de la electroválvula. La alta presión del combustible cierra la aguja del inyector, debido a que la superficie del émbolo de control es relativamente más grande que la de la aguja. Inducido de la electroválvula Estrangulador de salida Cámara de control del inyector Electroválvula Empalme de alta presión Estrangulador de entrada Émbolo de control del inyector Muelle del inyector Una interrupción en el cable eléctrico que va hacia el inyector o en la válvula electromagnética conduce a la parada del motor. Tobera del inyector Aguja del inyector 266_013 Alta presión Presión de retorno 29

30 Sistema de inyección Common Rail Funcionamiento Comienzo de la inyección El comienzo de la inyección es puesto en vigor por parte de la unidad de control para inyección directa diesel. A esos efectos excita la válvula electromagnética. En cuanto la fuerza magnética es superior a la fuerza de cierre del muelle de la electroválvula, el inducido de ésta se desplaza hacia arriba, abriendo el estrangulador de salida. Muelle de electroválvula Inducido de la electroválvula Estrangulador de salida Estrangulador de entrada Cámara de control del inyector Estrangulador de salida Cámara de control del inyector El combustible en la cámara de control del inyector fluye a través del estrangulador de salida hacia el retorno. El estrangulador de entrada impide una compensación rápida de las presiones entre la zona de alta presión del combustible y la cámara de control del inyector. La presión que actúa sobre el émbolo de control del inyector es en este momento menos intensa que la alta presión del combustible que actúa sobre la aguja del inyector. Debido a ello se eleva la aguja del inyector y comienza la inyección. Émbolo de control del inyector Estrangulador de entrada Émbolo de control del inyector Aguja del inyector 266_015 30

31 Fin de la inyección El ciclo de la inyección termina en cuanto la electroválvula deja de ser excitada por la unidad de control para inyección directa diesel. La electroválvula queda sin corriente. El muelle de la válvula vuelve a oprimir al inducido contra el asiento y cierra así el estrangulador de salida. En la cámara de control del inyector aumenta la presión del combustible a la magnitud que tiene en el acumulador de alta presión. La presión en la cámara de control del inyector vuelve a tener de esa forma nuevamente la misma magnitud que la presión en la aguja del inyector. Muelle de electroválvula Inducido de electroválvula Estrangulador de salida Cámara de control del inyector Cámara de control del inyector Eso significa, que son nuevamente iguales las presiones en la zona de alta presión del combustible y en la cámara de control del inyector. La aguja del inyector cierra debido a la mayor presión que actúa sobre la superficie del émbolo de control. El ciclo de inyección queda concluido y el inyector se encuentra nuevamente en posición de reposo. Émbolo de control del inyector Muelle del inyector Aguja del inyector 266_014 31

32 Gestión del motor Estructura del sistema Sensores Sensor de régimen del motor G28 Sensor Hall G40 Medidor de la masa de aire G70 Sensor de temperatura del líquido refrigerante G62 Sensor de altitud F96 Conmutador de luz de freno F con conmutador de pedal de freno F47 Conmutador de pedal de embrague F36 Pedal acelerador con sensor de posición del acelerador G79 y conmutador de ralentí F60 Sensor de presión del combustible G247 Unidad de control para sistema de inyección directa diesel J248 Terminal para diagnósticos Sensor de presión en el colector de admisión G71 con sensor de temperatura en el colector de admisión G72 Señales de entrada suplementarias 32

33 Actuadores Relé de bomba de combustible J17 y bomba de combustible G6 Relé para bujías de incandescencia J52 y bujías de incandescencia 1-4 Q6 Electroválvula para inyectores 1-4 N30, N31, N32, N33 Electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación N75 Válvula de conmutación para chapaleta en el colector de admisión N239 Válvula reguladora de la presión del combustible N276 Testigo luminoso para tiempo de precalentamiento K29 Señales de entrada suplementarias 266_002 33

34 Gestión del motor Sensores Sensor de régimen del motor G28 Hueco de segmento El sensor de régimen del motor es un sensor inductivo. Va fijado a la carcasa de distribución. La rueda generatriz de impulsos va situada en el cigüeñal entre el volante y la rueda dentada de control. Un hueco de segmento en la rueda generatriz de impulsos sirve de marca de referencia para el sensor. Aplicaciones de la señal Con ayuda de esta señal se detecta el régimen del motor y la posición exacta del cigüeñal. Esta información es utilizada por la unidad de control para el sistema de inyección directa diesel para calcular el momento y la cantidad de la inyección. 266_019 Efectos en caso de ausentarse la señal No es posible la marcha del motor. Sensor Hall G40 El sensor Hall va fijado a la tapa de la culata. Un sector dentado en el árbol de levas le sirve de marca de referencia. El sensor se utiliza para detectar la posición del árbol de levas. Marca de referencia Aplicaciones de la señal La señal es utilizada por la unidad de control para sistema de inyección directa diesel para detectar la posición del primer cilindro al arrancar el motor. Efectos en caso de ausentarse la señal 266_018 El motor sigue primeramente en funcionamiento. La unidad de control para sistema de inyección directa diesel emplea a esos efectos la señal procedente del sensor de régimen del motor G28. Sin embargo, deja de ser posible arrancar nuevamente el motor. 34

35 Medidor de la masa de aire G70 El medidor de la masa de aire con detección de flujo inverso se encuentra en el colector de admisión y detecta la masa de aire aspirada. Debido a la apertura y el cierre de las válvulas se producen flujos inversos de la masa de aire aspirada en el colector de admisión. El medidor de la masa de aire por película caliente con detección de flujo inverso detecta la masa de aire que fluye en retorno y la tiene en cuenta al modular su señal que transmite a la unidad de control para el sistema de inyección directa diesel. Aplicaciones de la señal 266_073 Las señales se emplean en la unidad de control para sistema de inyección directa diesel para calcular la cantidad a inyectar. Efectos en caso de ausentarse la señal Si se ausenta la señal del medidor de la masa de aire, la unidad de control para sistema de inyección directa diesel calcula un valor supletorio fijo. Sensor de temperatura del líquido refrigerante G62 El sensor de temperatura del líquido refrigerante se encuentra en el empalme para líquido refrigerante de la culata. El sensor informa a la unidad de control para sistema de inyección directa diesel sobre la temperatura momentánea del líquido refrigerante. Aplicaciones de la señal La unidad de control para sistema de inyección directa diesel emplea la señal de temperatura del líquido refrigerante como valor de corrección para el cálculo de la cantidad inyectada. 266_074 Efectos en caso de ausentarse la señal Si se ausenta esta señal, la unidad de control para sistema de inyección directa diesel calcula un valor supletorio fijo. 35

36 Gestión del motor Conmutador de luz de freno F y conmutador de pedal de freno F47 El conmutador de luz de freno y el conmutador de pedal de freno se encuentran en un componente compartido fijado al pedalier. Estos conmutadores sirven a la unidad de control para el sistema de inyección directa diesel para saber si ha sido accionado el pedal de freno. Aplicaciones de la señal Ambos conmutadores suministran a la unidad de control para sistema de inyección directa diesel la señal de «freno accionado». Si se avería el sensor de posición del acelerador se procede a limitar el régimen del motor por motivos de seguridad al ser accionado el freno. 266_078 Efectos en caso de ausentarse la señal Si se avería uno de los dos conmutadores, la unidad de control para sistema de inyección directa diesel reduce la cantidad de combustible. El motor funciona con menor potencia. Conmutador de pedal de embrague F36 El conmutador de pedal de embrague va instalado en el pedalier y se acciona por medio del pedal de embrague. Sirve para detectar la acción del embrague. Aplicaciones de la señal Con ayuda de esta señal, la unidad de control para sistema de inyección directa diesel detecta si el sistema está embragado o desembragado. Al ser accionado el embrague se reduce brevemente la cantidad inyectada. De esa forma se evitan sacudidas del motor durante los cambios de marchas. 266_076 Efectos en caso de ausentarse la señal Si se ausenta la señal del conmutador de pedal de embrague puede haber golpes de acción de las cargas durante el ciclo de cambio de marcha. 36

37 Sensor de posición del acelerador G79 con conmutador de ralentí F60 El sensor de posición del acelerador va situado en el vano motor y comunicado con el pedal acelerador a través de un varillaje. La unidad de control detecta la posición del acelerador interpretando la señal del sensor de posición del acelerador. El sensor contiene adicionalmente el conmutador de ralentí. Aplicaciones de la señal La posición del acelerador es un parámetro principal para el cálculo de la cantidad a inyectar. El conmutador de ralentí señaliza a la unidad de control para sistema de inyección directa diesel si ha sido accionado el pedal acelerador. 266_071 Efectos en caso de ausentarse la señal Sin esta señal, la unidad de control para sistema de inyección directa diesel no puede reconocer la posición momentánea del acelerador. El motor sigue en funcionamiento a régimen de ralentí acelerado. El conductor puede alcanzar el taller más próximo. Sensor de altitud F96 El sensor de altitud se encuentra en la unidad de control para sistema de inyección directa diesel. Aplicaciones de la señal El sensor de altitud informa a la unidad de control para sistema de inyección directa diesel sobre la presión atmosférica momentánea, la cual está supeditada a la situación geográfica. Con ayuda de esta señal se realiza una corrección de altitud para la regulación de la presión de sobrealimentación. Efectos en caso de ausentarse la señal En zonas de altitud se emite humo negro. Sensor de altitud 266_077 37

38 Gestión del motor Sensor de presión del combustible G247 El sensor de presión del combustible va situado en el acumulador de alta presión y detecta la presión momentánea del combustible en la zona de alta presión. Funcionamiento La presión del combustible actúa sobre el elemento sensor a través del empalme de alta presión. El sensor tiene un diafragma de acero con resistencias extensométricas metalizadas. Al variar la presión también varía la combadura del diafragma y, con ésta, la magnitud de las resistencias extensométricas. El analizador electrónico amplifica esta señal de resistencia y la transmite en forma de señal de tensión a la unidad de control para sistema de inyección directa diesel. Con ayuda de una curva característica programada en ésta se calcula allí la presión momentánea del combustible. Aplicaciones de la señal 266_058 Terminal eléctrico Analizador electrónico La señal de tensión es para la unidad de control del sistema de inyección directa diesel un parámetro para regular la presión del combustible en la zona de alta presión. Elemento sensor Efectos en caso de ausentarse la señal No es posible la marcha del motor. Empalme de alta presión 266_080 Si a través del sensor de presión del combustible se detecta un descenso o ascenso intenso de la presión en la zona de alta presión se procede a parar el motor por motivos de seguridad. 38

39 Sensor de presión en el colector de admisión G71 y sensor de temperatura en el colector de admisión G72 Ambos sensores están unidos en un componente compartido, instalado en el colector de admisión. Sensor de presión en el colector de admisión G71 El sensor de presión en el colector de admisión se dedica, como dice su nombre, a detectar la presión momentánea en el colector de admisión. Aplicaciones de la señal La señal del sensor se utiliza en la unidad de control para sistema de inyección directa diesel para regular la presión de sobrealimentación. 266_023 Efectos en caso de ausentarse la señal Si se ausenta la señal no existe ninguna función supletoria. La regulación de la presión de sobrealimentación se desactiva correspondientemente y se reduce la potencia del motor. Sensor de temperatura en el colector de admisión G72 El sensor de temperatura en el colector de admisión detecta la temperatura del aire aspirado. Aplicaciones de la señal La unidad de control para el sistema de inyección directa diesel utiliza esta señal como valor de corrección para el cálculo de la presión de sobrealimentación. De esta forma se tiene en cuenta la influencia de la temperatura en la densidad del aire de sobrealimentación. Efectos en caso de ausentarse la señal La unidad de control para sistema de inyección directa diesel cuenta con un valor supletorio fijo en caso que se ausente la señal. Esto se puede traducir en una menor potencia del motor. 39

40 Gestión del motor Señales de entrada suplementarias Señal de velocidad de marcha La unidad de control para sistema de inyección directa diesel recibe esta señal del sensor de velocidad de marcha. Se utiliza para las siguientes funciones: limitación de la velocidad máxima, amortiguación de sacudidas al cambiar de marchas y verificación del correcto funcionamiento del programador de velocidad. Programador de velocidad Con ayuda de la señal procedente del conmutador para el programador de velocidad, la unidad de control para sistema de inyección directa diesel detecta que se encuentra activado el programador de velocidad. Activación en espera del compresor para el climatizador La unidad de control para sistema de inyección directa diesel recibe por parte del conmutador para el climatizador la señal de que está siendo conectado el compresor del climatizador. A raíz de ello eleva el régimen de ralentí del motor, para evitar una caída de régimen al ponerse en funcionamiento el compresor. Regulación del régimen de trabajo El conmutador de régimen de trabajo suministra a la unidad de control para sistema de inyección directa diesel la señal destinada a elevar correspondientemente el régimen del motor. Señales de salida suplementarias Régimen del motor La señal se utiliza como información sobre el régimen de revoluciones del motor para el cuentarrevoluciones en el cuadro de instrumentos. Compresor del climatizador Esta señal se utiliza para desactivar el compresor del climatizador, con objeto de reducir las cargas a que se somete el motor en determinadas condiciones. 40

41 Actuadores Electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación N75 La electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación es una válvula electroneumática que va fijada a la chapa del salpicadero en el vano motor, conjuntamente con la válvula de conmutación para la chapaleta en el colector de admisión N239. La unidad de control para sistema de inyección directa diesel se encarga de excitar la electroválvula por proporción de período, con lo cual gestiona la presión de control para accionar el depresor destinado al reglaje de las directrices del turbocompresor. La presión de sobrealimentación se regula de conformidad con una familia de características programada en la unidad de control para sistema de inyección directa diesel. 266_075 Efectos en caso de avería Si se avería la electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación se reduce la potencia del motor. Válvula de conmutación para chapaleta en el colector de admisión N239 La válvula de conmutación para chapaleta en el colector de admisión conecta la depresión para accionar la chapaleta en el colector de admisión. La chapaleta en el colector de admisión impide sacudidas al parar el motor. Interrumpe la alimentación del aire en la fase de parada del motor. De esa forma se comprime una menor cantidad de aire y el motor se detiene de una forma suave. 266_079 Efectos en caso de avería Si se avería la válvula de conmutación para chapaleta en el colector de admisión se mantiene abierta la chapaleta. 41

42 Gestión del motor Válvula reguladora de la presión del combustible N276 En la bomba de alta presión va instalada la válvula reguladora de la presión del combustible N276. Asume la función de regular la magnitud que ha de tener la presión del combustible en la zona de alta presión. A esos efectos es excitada por la unidad de control para sistema de inyección directa diesel. La presión del combustible se regula por el lado aspirante en la zona de baja presión. Esto tiene la ventaja de que la bomba de alta presión sólo tiene que generar la presión que resulta necesaria para las condiciones operativas del momento. 266_054 De esta forma se reduce la potencia absorbida por la bomba de alta presión y se evita un calentamiento innecesario del combustible. Comportamiento de regulación La unidad de control excita la válvula reguladora N276 para regular la presión del combustible. Basándose en la información procedente de: sensor de régimen del motor G28, sensor de temperatura del líquido refrigerante G62, medidor de la masa de aire G70, sensor de presión en el colector de admisión G71, sensor de temperatura en el colector de admisión G72, sensor de posición del pedal acelerador G79 y sensor de presión del combustible G247 G28 G62 G70 G71 G72 G79 la unidad de control J248 calcula la presión del combustible necesaria para la inyección. 42

43 A raíz de ello, la unidad de control para sistema de inyección directa diesel excita la válvula reguladora N276 con una señal modulada en anchura de los impulsos: Alta anchura de los impulsos = Alta presión Baja anchura de los impulsos = Baja presión En función de la carga necesaria del motor, la unidad de control modifica la anchura de los impulsos con que excita la válvula reguladora. De esta forma se regula el caudal de combustible que pasa a la bomba de alta presión. Señal PWM Válvula reguladora U t N276 J248 G247 RAIL El sensor de presión del combustible G247 informa a la unidad de control J248 sobre la presión momentánea del combustible. 266_094a 43

44 Gestión del motor Funcionamiento Baja presión de combustible Si se necesita una baja presión de combustible se la produce con una anchura corta del impulso de la señal. El émbolo regulador reduce la entrada de combustible para la bomba de alta presión. De esa forma pasa sólo una pequeña cantidad de combustible hacia la bomba de alta presión, generándose una baja presión del combustible. El combustible excesivo alimentado por la bomba de engranajes regresa al depósito de combustible a través del conducto de retorno. Eje de impulsión Bomba de alta presión Alimentación Señales PWM de la unidad de control Émbolo regulador Válvula reguladora para presión del combustible Retorno Bomba de engranajes 266_056 U Señal PWM con anchura corta de los impulsos t 266_106 44

45 Alta presión del combustible Para producir una alta presión del combustible se excita la válvula reguladora por medio de una señal con gran anchura de los impulsos. Debido a ello, el émbolo regulador libera una sección de paso mayor de la bomba de engranajes hacia la bomba de alta presión. De esta forma pasa una gran cantidad de combustible hacia la bomba de alta presión, generándose así una alta presión del combustible. Émbolo de bomba hacia el acumulador de alta presión Alimentación Taladro de aceite lubricante Estrangulador 266_055 U Señal PWM con una gran anchura de los impulsos t 266_107 45

46 Gestión del motor Sistema de precalentamiento El sistema de precalentamiento por incandescencia facilita el arranque del motor a bajas temperaturas. La unidad de control para sistema de inyección directa diesel lo conecta al tener el líquido refrigerante una temperatura inferior a los +9 o C. El relé para bujías de incandescencia es excitado para ello por la unidad de control para el sistema de inyección directa diesel. A raíz de ello el relé conecta la corriente de trabajo para bujías de incandescencia. La estructura del sistema de precalentamiento por incandescencia muestra los sensores cuyas señales se emplean para el sistema y los actuadores que son excitados correspondientemente. Estructura del sistema de precalentamiento Unidad de control para sistema de inyección directa diesel J248 Sensor de régimen del motor G28 Bujías de incandescencia Q6 Relé para bujías de incandescencia J52 Sensor de temperatura del líquido refrigerante G62 Testigo luminoso para tiempo de precalentamiento K29 266_064 46

47 En el caso del precalentamiento se distinguen dos diferentes fases: Precalentamiento por incandescencia Después de conectar el encendido se activan las bujías de incandescencia al haber temperaturas por debajo de +9 o C. El testigo luminoso en el cuadro de instrumentos para el tiempo de precalentamiento se ilumina. Una vez concluida la operación de precalentamiento se apaga el testigo luminoso y se puede arrancar el motor. Incandescencia de postcalentamiento Después de todo arranque del motor se intercala un ciclo de postcalentamiento, indistintamente de que se haya o no precalentado. De esa forma se reduce la sonoridad de la combustión, mejorando la calidad de la marcha al ralentí y disminuyendo las emisiones de hidrocarburos. c km/h km /min x100 P ABS ABD SRS ADR Testigo luminoso para tiempo de precalentamiento K29 266_105c 47

48 Gestión del motor Esquema de funciones (Motor TDI de 2,8 ltr. con Common Rail - AUH) X J317 J52 S J17 S S S 80A M Q6 N239 G40 + N276 G6 J248 F96 N30 N31 N32 N33 t P P G79 F60 G28 G72 G71 G62 G247 E45 31 Codificación de colores = Señal de entrada = Señal de salida = Positivo = Masa = Bidireccional 48

49 30 15 X Componentes E45 F F36 F47 F60 F96 - Conmutador para programador de velocidad - Conmutador de luz de freno - Conmutador de pedal de embrague - Conmutador de pedal de freno para programador de velocidad/sistema de inyección directa diesel - Conmutador de ralentí - Sensor de altitud S N75 M G70 G6 G28 G40 G62 G70 G71 G72 G79 G247 - Bomba de combustible - Sensor de régimen del motor - Sensor Hall - Sensor de temperatura del líquido refrigerante - Medidor de la masa de aire - Sensor de presión en el colector de admisión - Sensor de temperatura en el colector de admisión - Sensor de posición del pedal acelerador - Sensor de presión del combustible J17 - Relé de bomba de combustible J52 - Relé para bujías de incandescencia J248 - Unidad de control para sistema de inyección directa diesel J317 - Relé para alimentación de tensión - borne 30 M9 M10 M9 M10 - Lámpara para luz de freno izquierda - Lámpara para luz de freno derecha F F/F Señales suplementarias 266_001 1 Señal de velocidad 2 Señal compresor del climatizador 3 hacia testigo para precalentamiento K29 4 Señal de régimen del motor 5 Regulación del régimen de trabajo N30 - Electroválvula para inyector cilindro 1 N31 - Electroválvula para inyector cilindro 2 N32 - Electroválvula para inyector cilindro 3 N33 - Electroválvula para inyector cilindro 4 N75 - Electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación N239 - Válvula de conmutación para chapaleta en el colector de admisión N276 - Válvula reguladora para presión del combustible Q6 S - Bujías de incandescencia - Fusible 49